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中国高分辨率遥感卫星一天覆盖全球性能世界第一

2018-05-16 来源:西陆微博

1.高分一号:一次宽幅成像可以覆盖4个北京市的面积

高分一号2013年4月26号由长征二号丁运载火箭送入距离地面645千米的太阳同步回归轨道,它主要有两种成像模式:宽幅成像和高分成像。

在宽幅成像模式下,卫星星下点分辨率优于16米,成像范围大于800千米。一次成像可以覆盖64000平方公里的国土,这相当于4个北京市的面积,是名副其实的看得大、看得多。

高分一号卫星覆盖的国土范围

2.高分二号:成像幅宽达到世界最高水平

如果说高分系列的大哥高分一号的特长是看得大的话,那么它的二弟高分二号的特长就是看得清。

高分二号于2014年8月19日由长征四号乙运载火箭在太原卫星发射中心成功发射入轨。其轨道高度为613千米,星下点分辨率达到了0.8米,成像幅宽45千米。

高分二号是中国首颗亚米级民用遥感卫星,它的成功入轨标志着中国在亚米级高分辨率卫星中幅宽达到世界最高水平。

高分二号拍摄的93阅兵,图中可以清楚的看到接送贵宾的大巴车

由于超高的分辨率,高分二号在土地确权、国土资源调查、房屋面积提取等方面有着很重要的作用,下图是利用高分二号卫星结合图像分割算法提取的城市房屋。图中红色的被标记为房屋,可以看到在图像上的房屋基本上得到了有效的提取。

高分二号提取房屋结构

3.高分三号:拥有12种成像模式,微波遥感数据不再依赖进口

高分三号由长征四号丙运载火箭在2016年8月10号发射升空入轨。

高分三号拍摄的图片不像大家平常所认为的卫星影像那样,因为它是一颗合成孔径雷达成像卫星(SAR)。合成孔径雷达的优点在可以穿云破雾,不受天气条件限制正常工作。

高分三号传回的首批微波遥感影像之一

高分三号有12种成像模式,既可以观测陆地,也可以观测海洋;既能进行大范围的国土资源详查,也可以根据需要在一段时间内对固定地点连续成像,也就是可以得到同一个地方在一段时间内的多幅影像。

中国以前虽然也有合成孔径雷达卫星在轨运行,但是远远不能满足需要。高分三号是世界上成像模式最多的合成孔径雷达卫星,它的成功发射标志着中国结束了微波遥感数据严重依赖进口的局面,不仅为国家节约了大量的外汇,同时也为中国国防信息安全提供了有效的保证。

4.高分四号:世界上分辨率最高的地球静止轨道卫星

与前面三颗卫星比起来,高分四号在分辨率上看起来没那么厉害,但是它也有自己独特优势。

高分四号于2015年12月29日成功发射,它是一颗地球静止轨道卫星,定位在东经105.6°的赤道上空,距离地面高36000千米。高分四号相对于地球是静止的,这就使得它能够对中国及其周边地区进行高时间分辨率的连续观测。能够对特定地区进行分钟级别甚至秒级的观测,在时间就是生命的灾害防治等方面有着重大作用。

高分四号是世界上分辨率最高的地球静止轨道卫星,它的成功发射显著提高了中国天基遥感观测能力,在国土资源普查、防灾减灾、农作物估产等方面有着重要的作用。

高分四号拍摄的黄河三角洲

(二)“视力”与众不同,高光谱卫星究竟是个啥?

我们在文章开始时提到,高分五号卫星是一颗高光谱卫星,那么,究竟什么是高光谱卫星?它又和我们一般见到的卫星有什么区别呢?

要了解高光谱,首先要弄清楚什么是光谱。

对于彩虹,想必大家都并不陌生,其实,它就是太阳光经过折射后形成的最常见的光谱。在科学上,我们把电磁波在真空中传播的频率或波长,递增或者递减排列,所构成的电磁波谱就叫做光谱。

地球上的不同物质具有不同的光谱特征,因此光谱也被看做是识别和分析物体的重要依据,光谱分析是人类借助光认知世界的重要方式。我们要获得一个物质的形状、尺寸信息,可以通过肉眼去观察该物体的像,而如果想要获得肉眼看不到的细节、该物质的成分信息,就要用到光谱分析了。

那么,什么又是高光谱呢?这里的“高”可不是指光波的频率高,而是说划分的光谱波段多。高光谱全称高光谱分辨率,是指利用很窄而连续的光谱通道对地面物质持续遥感成像的技术。

从可见光到短波红外波段,其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级。传统的彩色成像(也叫多光谱成像)只能记录红绿蓝三个通道的影像,且每个通道的带宽很宽,而高光谱成像所记录的通道数量可以达到数百个,且光谱通道很窄,分辨率很高,其光谱探测范围远远超过了人类肉眼的感知范围,能够探测人眼无法看到的大量信息,提高人们对自然和物质的认识。

例如美国的AVIRIS卫星,在0.4到2.45微米的波长范围内有220个波段,德国的RORIS卫星在0.43到0.86微米的波长范围内有103个波段,这意味着高光谱图像所反映出来的信息远远比多光谱图像要精细,可以用来对地物进行精确的识别。

举个形象的例子,在对树种的识别上,多光谱图像只能告诉你这里是一棵树,而高光谱图像能通过光谱曲线之间的微小差异告诉你这里是一棵什么树。

由于高光谱遥感影像提供了更为丰富的地球表面信息, 其应用领域已大大拓展, 涵盖地球科学的各个方面,在固体地球研究特别是地质应用,矿化带和蚀变带的制图、矿物信息的提取、大气和环境监测、农业和森林调查、海洋生物和物理研究等领域发挥着越来越重要的作用。

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